4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的安全性探討

◆牛玉冰

4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的安全性探討

◆牛玉冰

（珠海廣播電視大學(xué) 廣東 519000）

近些年來，隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，通信行業(yè)也迎來了發(fā)展的黃金時期，加上數(shù)據(jù)量越來越大，人們對移動通信網(wǎng)絡(luò)的要求越來越高，導(dǎo)致現(xiàn)有的第三代和第二代通信網(wǎng)絡(luò)不能滿足用戶需求。面對這樣的形勢，發(fā)展先進的移動通信技術(shù)，提升網(wǎng)絡(luò)的能效，滿足用戶需求成為了首要問題。于是第四代移動通信系統(tǒng)應(yīng)運而生，也成為通信行業(yè)發(fā)展的主要方向，將4G網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于人們的日常生活中也成為了通信人必須要做的事。本文先介紹4G通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)，然后分析4G通信系統(tǒng)的安全性問題及其優(yōu)勢，最后展望4G通信系統(tǒng)的安全性前景。

安全性；通信系統(tǒng)；4G；網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；關(guān)鍵技術(shù)；發(fā)展前景

1 4G通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

由于結(jié)構(gòu)和功能的不同，4G網(wǎng)絡(luò)是按層次劃分的，按照功能主要劃分為應(yīng)用層、中間緩沖層和物理網(wǎng)絡(luò)層。應(yīng)用層是整個4G網(wǎng)絡(luò)中的頂層，物理網(wǎng)絡(luò)層是底層，中間緩沖層為應(yīng)用層和物理層中間的第二層。這三個層次中每一層都有其明確的功能，這也保證了4G網(wǎng)絡(luò)的正常運行，三個層次互相協(xié)調(diào)，使4G網(wǎng)絡(luò)以良好的狀態(tài)為用戶提供服務(wù)。4G通信系統(tǒng)中的三個層次通過開放互聯(lián)的網(wǎng)際協(xié)議進行連接，主要完成用戶網(wǎng)絡(luò)的快捷接入，也要為新誕生的應(yīng)用和服務(wù)提供良好的平臺，為開發(fā)者提供良好的環(huán)境，促進市場良性競爭，也保證能夠為用戶提供高質(zhì)量的服務(wù)，還有在不同頻帶之間能通過4G網(wǎng)絡(luò)進行良好的轉(zhuǎn)換，能在多種環(huán)境下為用戶提供各種服務(wù)，最后4G通信系統(tǒng)還能夠為用戶提供更好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和信號質(zhì)量，也提升了4G通信系統(tǒng)的競爭力，促進4G的進一步發(fā)展。不同的運營商有不同的4G標準，服務(wù)模式也不盡相同，這都展現(xiàn)了4G通信系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能上的強大之處。所以，4G有著十分明顯的優(yōu)勢，并且能夠保障用戶的需求和服務(wù)質(zhì)量。

2 4G通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)

經(jīng)過幾代通信系統(tǒng)的發(fā)展，移動通信技術(shù)的發(fā)展也有了質(zhì)的飛躍，而且還在以驚人的速度繼續(xù)發(fā)展。相比于前三代通信系統(tǒng)，第四代通信系統(tǒng)有了質(zhì)的改變,結(jié)構(gòu)和功能都十分完善，但是通信技術(shù)比前幾代更加復(fù)雜，單靠一種技術(shù)不能支撐其整個龐大的系統(tǒng),需要有多種技術(shù)的協(xié)同使用才能實現(xiàn)其功能。目前，4G通信系統(tǒng)所提供的服務(wù)已經(jīng)被廣大用戶所接受,4G也正在逐漸改變?nèi)藗兊纳?4G也將會讓移動通信系統(tǒng)擁有更加良好的發(fā)展前景。

首先是正交頻分復(fù)用技術(shù)（OFDM），也是4G網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，其功能是其他技術(shù)不能相比的，功能和實用性極佳。由于4G系統(tǒng)采用了正交頻分復(fù)用技術(shù)，大部分的客戶能夠接受4G網(wǎng)絡(luò)，這種技術(shù)開辟了實現(xiàn)高效的抗干擾技術(shù)和提高頻帶利用率的新路徑。這種技術(shù)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在兩點，第一點是頻譜效率高，信號的相鄰子載波之間能夠有一部分進行重疊，所以能夠節(jié)省大量的帶寬資源，在頻譜資源有限的情況下能夠發(fā)揮比較大的作用；第二點是抗干擾和抗衰落的能力較強，用戶的信息被加載到多個子載波上進行傳播，單個載波傳輸信號的時間變長，能夠抵抗信道的快衰落和脈沖噪聲。

第二個是智能天線技術(shù)，目前使用智能天線技術(shù)的地方也比較多，其在信號的處理和整合方面有很大的優(yōu)勢。智能天線技術(shù)在整個波束間不存在切換的自適應(yīng)陣列或多波速天線技術(shù)。自適應(yīng)陣列過程將大量天線接收到的信號進行處理整合，能夠提高無線增益和分集增益。

第三個是移動IPv6技術(shù)。第四代移動通信網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)絡(luò)是全IP網(wǎng)絡(luò)，信號在不同頻率之間能夠?qū)崿F(xiàn)無縫連接，減小信號失真，4G完全使用IPv6協(xié)議，有以下幾個特點:第一是IPv6協(xié)議地址是128比特，所以地址空間較大，每個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠擁有唯一一個IP地址，可以保證未來一段時間內(nèi)IP地址的充足；第二是IPv6有多個層次，所以在路由聚合方面有優(yōu)勢，路由選擇到互聯(lián)網(wǎng)的效率提高；第三是能夠更加有效地處理移動性，也擁有比較完善的安全機制；第四是IPv6的包頭數(shù)據(jù)字段較少，支持包頭校驗，更加有效率，而且游標記字段還能提供流量區(qū)分；第五是IPv4版本包頭的選項字段由IPv6新的擴展包頭替代，能夠提供更加靈活的功能和服務(wù)；第六是多種過渡機制保證從IPv4到IPv6平穩(wěn)過渡。

3 4G通信系統(tǒng)的優(yōu)勢

IPv6由于其優(yōu)秀的技術(shù)和便捷的服務(wù)獲得了人們的關(guān)注，已經(jīng)擁有大量的用戶。IPv6移動通信系統(tǒng)的優(yōu)勢表現(xiàn)在以下幾點:

首先是通信速度快，相對于前幾代通信系統(tǒng)來說，4G移動通信系統(tǒng)運用了多種先進的技術(shù)，這些技術(shù)功能強大，并且使用得當。網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的核心技術(shù)是路由技術(shù)，將交換層級技術(shù)引用進來。多種技術(shù)融合在一起并同時并入類型不一的通信接口，使得移動網(wǎng)絡(luò)的速度有了質(zhì)的飛躍，無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度是手機網(wǎng)絡(luò)地十幾到幾十倍。

第二是通信靈活。4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用將會為用戶帶來極大地便利，由于速度提升，流量降價等。用戶不需要擔(dān)心流量不夠用或者是信號不好無法加載，也不用受到固定網(wǎng)線的限制，也不需要依賴WiFi，能夠?qū)崿F(xiàn)隨時隨地使用手機登移動終端進行視頻通話、文件的傳輸以及其他服務(wù)，在享受服務(wù)時更加便捷，所以4G廣泛使用將是廣大用戶的福音。

第三是智能性增強。4G網(wǎng)絡(luò)除了滿足用戶語音通話和視頻通話的需求之外，還要能為用戶提供資料上傳（例如圖片、文件、影像等），并且還能夠滿足用戶其他的對于服務(wù)的要求，比如在線網(wǎng)絡(luò)游戲等，在遠程教育和遠程醫(yī)療方面也能發(fā)揮重要作用。4G移動通信網(wǎng)絡(luò)一方面滿足人們對信息交換實時性的要求，另一方面智能化4G網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)χ車h(huán)境進行感知，并且做出提示。

第四是增值業(yè)務(wù)。4G移動通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更加先進，并且是使用先進技術(shù)全新打造的通信網(wǎng)絡(luò)。4G網(wǎng)絡(luò)能夠提供數(shù)字語音通信、數(shù)字廣播等增值業(yè)務(wù)。

第五是兼容性好。4G的兼容性比其他網(wǎng)絡(luò)更強，設(shè)備終端種類更加復(fù)雜，能夠和多種網(wǎng)絡(luò)進行互聯(lián)，用戶的使用成本比較低，4G網(wǎng)絡(luò)的接口能夠接納多種終端設(shè)備，用戶從而能夠?qū)崿F(xiàn)全球漫游。構(gòu)建4G網(wǎng)絡(luò)時可以以3G技術(shù)的基礎(chǔ)上進行。

4 4G通信系統(tǒng)的安全性發(fā)展前景

中國移動、聯(lián)通和電信已經(jīng)在2013年取得了工信部發(fā)放的4G牌照，允許經(jīng)營4G業(yè)務(wù)。目前，我國的TD-LTE已經(jīng)基本成熟，4G網(wǎng)絡(luò)也已經(jīng)逐漸應(yīng)用于人們的日常生活中，人們通過4G網(wǎng)絡(luò)能夠進行即時通信、視頻通話、上網(wǎng)、購物等，4G對終端設(shè)備的兼容性也使大量用戶能夠使用4G網(wǎng)絡(luò)，并且不需要太大的成本。人們能夠通過4G網(wǎng)絡(luò)了解周邊環(huán)境的狀況，了解天氣和道路交通等情況來保證自己出行暢通；教師和學(xué)生可以通過基于4G網(wǎng)絡(luò)的遠程教育來進行學(xué)習(xí)，實現(xiàn)師生之間的互動，教師能夠通過4G網(wǎng)絡(luò)對學(xué)生的狀態(tài)進行關(guān)注，學(xué)生通過4G網(wǎng)絡(luò)能夠方便自己的學(xué)習(xí)；通過4G網(wǎng)絡(luò)救護車能夠精準地找到病人的位置，進行及時治療，通過遠程醫(yī)療實現(xiàn)對病人的會診；在工作中，可以通過4G網(wǎng)絡(luò)召開視頻會議；在生活中，可以通過4G網(wǎng)絡(luò)觀看高清視頻和直播，能夠?qū)崿F(xiàn)流暢的觀看；4G網(wǎng)絡(luò)也能夠使人們的生活更加智能化，能夠滿足人們的個體需求，可以按需提供服務(wù)；4G網(wǎng)絡(luò)的寬帶接入速率高，通信功能豐富，還能夠降低能耗保護環(huán)境。在滿足應(yīng)用的同時，4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的安全性也需要高度關(guān)注。在購物中防止釣魚網(wǎng)站的欺騙，上網(wǎng)時需要保護好應(yīng)用賬號密碼，以防被盜取。

5 結(jié)束語

目前，高新技術(shù)發(fā)展日新月異，通信產(chǎn)業(yè)是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中重要的一部分，不斷調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展新型通信技術(shù)，加快系統(tǒng)發(fā)展速度，適應(yīng)時代的發(fā)展和用戶的需求。4G網(wǎng)絡(luò)具有較高的傳輸速度，技術(shù)也比較先進，能夠為用戶提供更加便捷和多樣化的高品質(zhì)服務(wù)。目前全球有很多國家都在大力開展4G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和技術(shù)開發(fā)，4G網(wǎng)絡(luò)必將會得到廣泛的應(yīng)用。

[1]董潔.關(guān)于4G技術(shù)在通信工程中的應(yīng)用探討[J].中國新通信，2014.

[2]李山，李娜.4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用，2013.

[3]王勇.4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用的研究[J].信息通信，2014.

[4]陳海龍.4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用研究[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用，2014.

基金:廣東省“粵教云”重點課題。

課題名稱:基于興趣簇的云流媒體系統(tǒng)模型的研究。

課題編號:2015yjyz016